CN109655750A - 电池寿命的预测方法、预测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池寿命的预测方法、预测装置，其中，所述预测方法包括以下步骤：获取电池的初始内阻和电池的当前循环次数；在预设测试条件下，计算电池在当前循环中的内阻；根据初始内阻、当前循环次数和电池在当前循环中的内阻预测电池的总循环次数。该预测方法，能够根据电池的初始内阻、当前循环次数和电池在当前循环中的内阻预测电池的总循环次数，即实现电池寿命的预测，使用户快速了解电池寿命情况，且具有准确性高、易于实现的优点。

Description

电池寿命的预测方法、预测装置

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池寿命的预测方法、一种电池寿命的预测装置。

背景技术

随着电池技术的进步，电动车的保有量在逐年增加，消费者对电动汽车中动力电池的使用寿命也越来越关注，动力电池的寿命终点通常被定义为其内阻增加50％，此时，电池被认为是不可继续使用的，需要进行维护和更换，这时电池的内阻也会迅速增加，从而严重影响电池的性能。为了能够更清晰更直观的了解电池的使用寿命，需要对电池寿命进行预测。

目前，电池的寿命预测主要通过物理模型和数据模型来预测，物理模型主要是根据电池使用过程中的电流条件、功率条件、原材料特性等来预测电池的寿命；数据模型是通过统计分析电池的电压、温度、时间来预测电池的剩余寿命。然而，为了建立一个准确的数据模型，需要分析多个因素，并进行复杂的运算，而且，通过物理模型和数据模型得到的实际预测结果是否准确可靠还有待评估。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种电池寿命的预测方法，该方法能够预测电池的总循环次数，即实现电池寿命的预测，使用户快速了解电池的寿命情况，且该方法具有准确性高、易于实现的优点。

本发明的第二个目的在于提出一种电池寿命的预测装置。

本发明的第三个目的在于提出另一种电池寿命的预测装置。

为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电池寿命的预测方法，包括以下步骤：获取所述电池的初始内阻和所述电池的当前循环次数；在预设测试条件下，计算所述电池在当前循环中的内阻；根据所述初始内阻、所述当前循环次数和所述电池在当前循环中的内阻预测所述电池的总循环次数。

根据本发明实施例的电池寿命的预测方法，首先获取电池的初始内阻和当前循环次数，然后在预设测试条件下，计算电池在当前循环中的内阻，最后根据所述初始内阻、所述当前循环次数和所述电池在当前循环中的内阻预测所述电池的总循环次数。由此，该方法能够预测电池的总循环次数，即实现电池寿命的预测，使用户快速了解电池寿命情况，且该方法具有准确性高、易于实现的优点。

另外，根据本发明上述实施例的电池寿命的预测方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述预设测试条件包括：所述电池所在环境的温度为预设温度，所述电池的静置时间不小于预设时间，且在所述电池静置所述预设时间后，按照预设方式控制所述电池进行脉冲充放电。

根据本发明的一个实施例，所述按照预设方式控制所述电池进行脉冲充放电，包括：在0-t1时间段，控制所述电池以第一电流进行恒流放电；在t1-t2时间段，控制所述电池停止充放电；在t2-t3时间段，控制所述电池以第二电流进行恒流充电，其中，所述第二电流小于所述第一电流。

根据本发明的一个实施例，所述电池在第i次循环中的内阻包括在第i次循环中的放电内阻和充电内阻中的至少一个，其中，根据如下公式计算所述电池在第i次循环中的放电内阻和充电内阻：

Ri,dis＝|(V2’-V0’)/(I2’-I0’)|，

Ri,cha＝|(V6’-V4’)/(I6’-I4’)|，

其中，Ri,dis为所述电池在第i次循环中的放电内阻，V2’为t1时刻所述电池的电压，V0’为0时刻所述电池的电压，I2’为t1时刻所述电池的电流，I0’为0时刻所述电池的电流，Ri,cha为所述电池在第i次循环中的充电内阻，V6’为t3时刻所述电池的电压，V4’为t2时刻所述电池的电压，I6’为t3时刻所述电池的电流，I2’为t2时刻所述电池的电流。

根据本发明的一个实施例，根据如下公式预测所述电池的总循环次数：

N＝n+(R₀*a-R_n)/△R，

其中，△R＝(R_n-R_n-m)/m，表示第n次循环的内阻增加率，n为所述当前循环次数，且n为大于或者等于3的整数，N为所述总循环次数，R₀为所述初始内阻，a为大于或者等于150％的常数，R_n为所述电池在第n次循环中的内阻，m为大于或者等于3的整数，且为常数。

根据本发明的一个实施例，当所述电池在第i次循环中的内阻仅包括在第i次循环中的放电内阻时，所述电池的总循环次数为根据所述放电内阻计算出的总循环次数；当所述电池在第i次循环中的内阻仅包括在第i次循环中的充电内阻时，所述电池的总循环次数为根据所述充电内阻计算出的总循环次数；当所述电池在第i次循环中的内阻包括在第i次循环中的放电内阻和充电内阻时，所述电池的总循环次数为根据所述放电内阻计算出的总循环次数和根据所述充电内阻计算出的总循环次数的平均值。

根据本发明的一个实施例，所述电池寿命的预测方法，还包括：当所述电池的总循环次数小于寿命阈值时，发出预警信号，以提示用户对所述电池进行维护。

根据本发明的一个实施例，所述电池寿命的预测方法，还包括：当连续c次计算得到的内阻增加率均大于上一次计算得到的内阻增加率时，发出预警信号，以提示用户对所述电池进行维护，其中，c为大于或者等于2的整数，且为常数。

为实现上述目的，本发明第二方面提出了一种电池寿命的预测装置，包括：获取模块，用于获取所述电池的初始内阻和所述电池的当前循环次数；计算模块，用于在预设测试条件下，计算所述电池在当前循环中的内阻；预测模块，用于根据所述初始内阻、所述当前循环次数和所述电池在当前循环中的内阻预测所述电池的总循环次数。

根据本发明实施例的电池寿命的预测装置，首先通过获取模块获取电池的初始内阻和电池的当前循环次数，然后在预设测试条件下，计算模块计算电池在当前循环中的内阻，最后由预测模块根据电池的初始内阻、当前循环次数和电池在当前循环中的内阻预测电池的总循环次数。该装置能够通过电池的初始内阻、当前循环次数和当前循环中的内阻预测电池的总循环次数，即实现电池寿命的预测，使用户快速了解电池的寿命情况，且该方法具有准确性高、易于实现的优点。

为达上述目的，本发明第三方面提出了另一种电池寿命的预测装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现本实施例上述的电池寿命的预测方法。

本发明实施例的电池寿命的预测装置，采用上述电池寿命的预测方法，能够通过电池的初始内阻、当前循环次数和当前循环中的内阻预测电池的总循环次数，即实现电池寿命的预测，使用户快速了解电池的寿命情况，且该方法具有准确性高、易于实现的优点。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电池寿命的预测方法的流程图；

图2是根据本发明一个示例的电池进行脉冲充放电方法的流程图；

图3是根据本发明一个具体示例的脉冲充放电时电池的时间-电流关系曲线图；

图4是根据本发明一个实施例的电池寿命的预测装置；

图5是根据本发明另一个实施例的电池寿命的预测装置。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的电池寿命的预测方法、预测装置。

图1是根据本发明实施例的电池寿命的预测方法的流程图。

如图1所示，本发明实施例的电池寿命的预测方法，包括以下步骤：

S1，获取电池的初始内阻和电池的当前循环次数。

在该实施例中，电池可为锂电池，初始内阻值是指锂电池在第一次循环时、在预设电量和预设温度下的内阻值，其中，预设电量的范围可以为30％～80％，预设温度是指锂电池通常的温度，可以选择锂电池在正常工作时的温度范围内的任意一个温度值作为预设温度，例如25℃，可以通过获取锂电池在第一次循环时、在预设电量和预设温度下的内阻值来获取电池的初始内阻，第一次循环是指没有进行过充放电的电池的第一次充放电使用。

S2，在预设测试条件下，计算电池在当前循环中的内阻。

在本发明的一个示例中，预设测试条件可包括：电池所在环境的温度为预设温度，电池的静置时间不小于预设时间，且在电池静置预设时间后，按照预设方式控制电池进行脉冲充放电。

进一步地，按照预设方式控制电池进行脉冲充放电可包括以下步骤：

S21，在0-t1时间段，控制电池以第一电流进行恒流放电。

S22，在t1-t2时间段，控制电池停止充放电。

S23，在t2-t3时间段，控制电池以第二电流进行恒流充电，其中，第二电流小于第一电流。

可选地，可在SOC(State of Charge，电池电量)在30％～80％的范围内进行测试，此时电池的内阻比较稳定。预设温度可在22℃～28℃内取值，如为25℃，预设时间可为4小时，t1可为30s，t2可为70s，t3可为85s，第二电流的大小可以为第一电流大小的四分之三倍，如下表1所示为脉冲充放电步骤对应的电流和时间。

表1

时间增加量/s	累计时间/s	电流/A
			0	0	0
30	30	Imax1
			40	70	0
15	85	-0.75Imax1

具体而言，如图3所示，在0-30s时间段，控制电池以第一电流Imax1进行恒流放电，在30s-70s时间段，控制电池停止充放电，即电池的充放电电流为0，在70s-85s时间段，控制电池以第二电流0.75*Imax1进行恒流充电。

在一个示例中，电池在第i次循环中的内阻可包括在第i次循环中的放电内阻和充电内阻中的至少一个，其中，可根据如下公式计算电池在第i次循环中的放电内阻和充电内阻：

Ri,dis＝|(V2’-V0’)/(I2’-I0’)|，

Ri,cha＝|(V6’-V4’)/(I6’-I4’)|，

其中，i为大于0的整数，Ri,dis为电池在第i次循环中的放电内阻，V2’为t1时刻电池的电压，V0’为0时刻电池的电压，I2’为t1时刻电池的电流，I0’为0时刻电池的电流，Ri,cha为电池在第i次循环中的充电内阻，V6’为t3时刻电池的电压，V4’为t2时刻电池的电压，I6’为t3时刻电池的电流，I2’为t2时刻电池的电流。

具体地，当t1为30s，t2为70s，t3为85s时，V2’为30s时刻电池的电压，I2’为30s时刻电池的电流，V6’为85s时刻电池的电压，V4’为70s时刻电池的电压，I6’为85s时刻电池的电流，I2’为70s时刻电池的电流。

需要说明的是，按照预设方式控制电池进行脉冲充放电并不限于上述步骤S21～S23的方式，还可以是在测试时间内仅进行脉冲充电，或者仅进行脉冲放电，或者进行多次脉冲充电，或者进行多次脉冲放电等，充放电时间可根据需要进行设定，此处不做限定。当然，放电内阻和充电内阻的计算方式与上述计算Ri,dis和Ri,cha的方式相同。

S3，根据初始内阻、当前循环次数和电池在当前循环中的内阻预测电池的总循环次数。

在本发明的一个示例中，可根据如下公式预测电池的总循环次数：

N＝n+(R₀*a-R_n)/△R，

其中，△R＝(R_n-R_n-m)/m，表示第n次循环的内阻增加率，n为当前循环次数，且n为大于或者等于3的整数，N为总循环次数，R₀为初始内阻，a为大于或者等于150％的常数，R_n为电池在第n次循环中的内阻，m为大于或者等于3的整数，且为常数。

其中，R₀*a可定义为电池的寿命阈值，电池的寿命阈值是指电池的内阻初始值的150％或者更高。

进一步地，当电池在第i次循环中的内阻仅包括在第i次循环中的放电内阻时，电池的总循环次数可为根据放电内阻计算出的总循环次数；当电池在第i次循环中的内阻仅包括在第i次循环中的充电内阻时，电池的总循环次数可为根据充电内阻计算出的总循环次数；当电池在第i次循环中的内阻包括在第i次循环中的放电内阻和充电内阻时，电池的总循环次数可为根据放电内阻计算出的总循环次数和根据充电内阻计算出的总循环次数的平均值。

可选地，当电池在第i次循环中的内阻包括在第i次循环中的放电内阻和充电内阻时，还可先计算放电内阻和充电内阻的平均值，电池的总循环次数可为根据该平均值计算出的总循环次数。

本发明实施例的电池寿命的预测方法，能够根据电池的初始内阻、当前循环次数和当前循环中的内阻预测电池的总循环次数，即实现电池寿命的预测，使用户快速了解电池寿命情况，且该方法具有准确性高、易于实现的优点。

在本发明的一个示例中，电池寿命的预测方法还可包括：当电池的总循环次数小于寿命阈值时，发出预警信号，以提示用户对电池进行维护。

具体地，当总循环次数N小于电池的寿命阈值(例如2000)时，说明该电池的性能已经被破坏，发出预警信号，以提示用户对电池及时进行维修，并进行必要的保养。由此，有利于保持电池处于可控状态。

可选地，在当前循环次数大于或者等于预设次数如500时，如果预测出的总循环次数小于电池的寿命阈值，则可直接发出预警信号；在当前的循环次数小于预设次数时，如果预测出的总循环次数小于电池的寿命阈值，则可再次进行一个循环的预测，依次类推，如果多次如三次预测出的总循环次数均小于寿命阈值，则发出预警信号。

在本发明的一个示例中，电池寿命的预测方法还可包括：当连续c次计算得到的内阻增加率均大于上一次计算得到的内阻增加率时，发出预警信号，以提示用户对电池进行维护，其中，c为大于或者等于2的整数，且为常数。

具体地，为了提高预测电池的总循环次数的准确性，减少波动的影响，在计算内阻增加率时，可以连续计算至少三次△R并进行比较，即：至少计算三次△R＝(R_n-R_n-m)/m，例如，当连续3次计算得到的内阻增加率△R呈现△R3≥△R2≥△R1时，说明电池的寿命衰减呈现加速之势，发出预警信号，以提示用户对电池进行维护。

需要说明的是，为了进一步提高预测的准确度，尽可能地选取温度相近时段的内阻增加率△R进行比较。

另外，还需要说明的是，当对由多个锂电池组成的动力电池进行寿命预测时，可采用上述预测方法对动力电池中的至少两个锂电池进行寿命预测，进而根据至少两个锂电池的预测结果预测动力电池的寿命。例如，当选择两个锂电池进行寿命预测，结果分别为N1和N2时，如果N1、N2取值相近，则可将N1、N2的平均值作为动力电池的预测寿命；如果N1、N2取值相差较大，则可将取值较大的那个作为动力电池的预测寿命。当选择三个锂电池进行寿命预测，结果分别为N1、N2和N3时，如果N1、N2和N3取值相近，则可将N1、N2和N3的平均值作为动力电池的预测寿命；如果N1、N2和N3中的任意两个取值相近，而与另外一个相差较大，则可将取值相近的两个的平均值作为动力电池的预测寿命。

综上所述，该电池寿命的预测方法能够根据电池的初始内阻、当前循环次数和当前循环中的内阻预测电池的寿命，且该方法准确性高、易于实现，另外，能够根据电池的总循环次数和内阻增加率发出预警信号，使用户快速了解电池的状态，以对电池进行维护和保养，有利于保持电池处于可控状态。

图4是根据本发明一个实施例的电池寿命的预测装置。

如图4所示，本发明实施例的电池寿命的预测装置10包括：获取模块11、计算模块12和预测模块13。

其中，获取模块11用于获取电池的初始内阻和电池的当前循环次数；计算模块12用于在预设测试条件下，计算电池在当前循环中的内阻；预测模块13用于根据初始内阻、当前循环次数和电池在当前循环中的内阻预测电池的总循环次数。

需要说明的是，前述对电池寿命的预测方法实施例的解释说明也适用于该实施例的电池寿命的预测装置，此处不再赘述。

本发明实施例的电池寿命的预测装置，首先通过获取模块获取电池的初始内阻和电池的当前循环次数，然后在预设测试条件下，通过计算模块计算电池在当前循环中的内阻，最后由预测模块根据初始内阻、当前循环次数和电池在当前循环中的内阻预测电池的总循环次数，由此，该装置能够预测电池的寿命，使用户快速了解电池的寿命情况，且准确性高、易于实现。

图5是根据本发明另一个实施例的电池寿命的预测装置。

如图5所示，本发明实施例的电池寿命的预测装置20包括：存储器21、处理器22及存储在存储器21上并可在处理器22上运行的计算机程序23，处理器22执行程序23时，实现本发明上述实施例的电池寿命的预测方法。

本发明实施例的电池寿命的预测装置，在处理器执行计算机程序时，实现上述实施例的电池寿命的预测方法，能够根据电池的初始内阻、当前循环次数和当前循环中的内阻预测电池的寿命，使用户快速了解电池的寿命情况，且准确性高、易于实现，还能够根据电池的总循环次数和内阻增加率发出预警信号，以提示用户对电池进行维护和保养，有利于保持电池处于可控状态。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电池寿命的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取所述电池的初始内阻和所述电池的当前循环次数；

在预设测试条件下，计算所述电池在当前循环中的内阻；

根据所述初始内阻、所述当前循环次数和所述电池在当前循环中的内阻预测所述电池的总循环次数。

2.如权利要求1所述的电池寿命的预测方法，其特征在于，所述预设测试条件包括：所述电池所在环境的温度为预设温度，所述电池的静置时间不小于预设时间，且在所述电池静置所述预设时间后，按照预设方式控制所述电池进行脉冲充放电。

3.如权利要求2所述的电池寿命的预测方法，其特征在于，所述按照预设方式控制所述电池进行脉冲充放电，包括：

在0-t1时间段，控制所述电池以第一电流进行恒流放电；

在t1-t2时间段，控制所述电池停止充放电；

在t2-t3时间段，控制所述电池以第二电流进行恒流充电，其中，所述第二电流小于所述第一电流。

4.如权利要求3所述的电池寿命的预测方法，其特征在于，所述电池在第i次循环中的内阻包括在第i次循环中的放电内阻和充电内阻中的至少一个，其中，根据如下公式计算所述电池在第i次循环中的放电内阻和充电内阻：

Ri,dis＝|(V2’-V0’)/(I2’-I0’)|，

Ri,cha＝|(V6’-V4’)/(I6’-I4’)|，

其中，Ri,dis为所述电池在第i次循环中的放电内阻，V2’为t1时刻所述电池的电压，V0’为0时刻所述电池的电压，I2’为t1时刻所述电池的电流，I0’为0时刻所述电池的电流，Ri,cha为所述电池在第i次循环中的充电内阻，V6’为t3时刻所述电池的电压，V4’为t2时刻所述电池的电压，I6’为t3时刻所述电池的电流，I2’为t2时刻所述电池的电流。

5.如权利要求4所述的电池寿命的预测方法，其特征在于，根据如下公式预测所述电池的总循环次数：

N＝n+(R₀*a-R_n)/△R，

其中，△R＝(R_n-R_n-m)/m，表示第n次循环的内阻增加率，n为所述当前循环次数，且n为大于或者等于3的整数，N为所述总循环次数，R₀为所述初始内阻，a为大于或者等于150％的常数，R_n为所述电池在第n次循环中的内阻，m为大于或者等于3的整数，且为常数。

6.如权利要求5所述的电池寿命的预测方法，其特征在于，

当所述电池在第i次循环中的内阻仅包括在第i次循环中的放电内阻时，所述电池的总循环次数为根据所述放电内阻计算出的总循环次数；

当所述电池在第i次循环中的内阻仅包括在第i次循环中的充电内阻时，所述电池的总循环次数为根据所述充电内阻计算出的总循环次数；

当所述电池在第i次循环中的内阻包括在第i次循环中的放电内阻和充电内阻时，所述电池的总循环次数为根据所述放电内阻计算出的总循环次数和根据所述充电内阻计算出的总循环次数的平均值。

7.如权利要求6所述的电池寿命的预测方法，其特征在于，还包括：

当所述电池的总循环次数小于寿命阈值时，发出预警信号，以提示用户对所述电池进行维护。

8.如权利要求5所述的电池寿命的预测方法，其特征在于，还包括：

当连续c次计算得到的内阻增加率均大于上一次计算得到的内阻增加率时，发出预警信号，以提示用户对所述电池进行维护，其中，c为大于或者等于2的整数，且为常数。

9.一种电池寿命的预测装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取所述电池的初始内阻和所述电池的当前循环次数；

计算模块，用于在预设测试条件下，计算所述电池在当前循环中的内阻；

预测模块，用于根据所述初始内阻、所述当前循环次数和所述电池在当前循环中的内阻预测所述电池的总循环次数。

10.一种电池寿命的预测装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时，实现如权利要求1-8中任一项所述的电池寿命的预测方法。